CN111089709B - 一种多功能重载转子试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了重载转子设备运行仿真和实验领域的一种多功能的重载转子系统运行试验装置。其技术方案包括悬臂叶轮风扇实验模块、左侧固定轴承座及底座、飞轮转子平衡螺纹孔、飞轮转子、转子托座、磁推力轴承、支撑轴承、右侧可拆卸轴承支撑座、底座、电机、固定基础平台；所述的多功能重载转子实验装置可以采用两种位置放置状态：水平放置或垂直放置状态。本发明设计的装置可以研究水平和垂直放置状态下重载转子装置中不同种类轴承的受力和故障、悬臂叶轮故障、飞轮转子动平衡、飞轮转子储能充放电等方面的运行情况，且各实验模块可以方便的组合和更换，为实现模拟不同放置状态下重载转子运转过程中多种运行情况，提供一种便捷有效的试验平台。

Description

一种多功能重载转子试验装置

技术领域

本发明专利属于重载转子设备运行仿真和试验领域，尤其涉及一种多功能的重载转子系统运行试验装置。

背景技术

承受重载(转子重力、离心力等)的转子设备在工业生产中已有广泛的应用，例如，风机、水泵、轴流压气机、重型燃气轮机、储能飞轮等。

传统试验装置通过向待测试件施加模拟载荷，从而实现对待测试件的测试。这样的试验台能够完成测试，但是也存在如下问题：1、所承受载荷与实际工况载荷有明显差距；2、由于所承受载荷与工况载荷有明显差距，因此试验装置无法获取真实的工作情况和损害情况，不能为设计、维修维护提供准确参考依据。

基于以上目的，为了开展水平和垂直放置状态下重载转子装置中不同种类轴承的受力和故障、悬臂叶轮故障、飞轮转子动平衡、飞轮转子储能充放电等方面的运行情况研究，亟需设计一种能够模拟不同放置状态的重载转子运转过程中不同种类轴承受力和多种故障的试验装置，且各试验模块可以方便的组合和更换。

发明内容

本发明是国家重点研发计划(2017YFC0805905)资助项目的成果方案。

为了研究水平和垂直放置状态的重载转子装置中不同种类轴承的受力和故障、悬臂叶轮故障、飞轮转子动平衡、飞轮转子储能充放电等方面的运行情况，本发明设计了一种能够模拟不同放置状态下重载转子运转过程中多种运行情况的试验装置，且各试验模块可以方便的组合和更换。

本发明通过真实模拟重载转子运转过程中载荷情况，从而获得最接近实际情况的工作信号和损害情况，因此，需要重载转子的轴线可以呈水平状态，也可以呈竖直状态。现有技术中目前尚未见到可以既对重载转子水平放置又对重载转子竖直放置情况下，进行动态载荷试验的装置。这样的装置对于测试具有特别重要的意义：对同一待测试目标(也即重载转子)在不同状态下实际工作情况进行测试后，才有可能真实了解这样的轴承可能存在的损伤，以及故障发生情况下实际运行参数有何种变化。如果仅仅是通过向待测试工件施加模拟载荷，无法为承受重载的转子设备的设计、维修维护人员提供真实、准确的参考依据。

同时，对同一套重载的转子设备，需要进行多种测试，例如：轴承的受力和故障、悬臂叶轮故障、飞轮转子动平衡、飞轮转子储能充放电。过往测试方式是设计多套模拟设备，对各个待测试项目分别进行测试。本发明利用一套设备对多个需要测试的项目进行测试，由于测试设备没有发生变化，因此在数据的统一性上具有重要意义，解决了以往分别测试情况下由于测试环境不同，数据基础不一致的问题。

本发明专利的技术方案是，一种多功能的重载转子试验装置，其特征在于，所述装置包括悬臂叶轮风扇试验模块、左侧固定轴承座及底座、飞轮转子平衡螺纹孔、飞轮转子、转子托座、磁推力轴承、支撑轴承、右侧可拆卸轴承支撑座、底座、电机、固定基础平台。

所述的多功能重载转子试验装置可以采用两种位置放置状态：水平放置或垂直放置状态。

所述的多功能重载转子试验装置，轴承支撑结构设计特点为左侧固定轴承座及底座设计成一体结构，右侧设计为可拆卸轴承支撑结构，从而可以方便实现试验装置的水平和垂直放置，进而有效解决飞轮转子及轴承安装的问题。

所述的多功能重载转子试验装置，叶轮风扇试验模块通过键和飞轮转子上的键槽，与飞轮转子相连接，电机输出端通过联轴器与飞轮转子连接。

所述的多功能重载转子试验装置，可以将磁推力轴承安装在右侧可拆轴承支撑座内，以便承受飞轮转子的轴向作用力，当转子试验装置垂直放置时，右侧磁推力轴承还可以承担飞轮转子的重力。

所述的多功能重载转子试验装置，在底座上设计有转子托座，其作用是在转子安装时，或在试验过程中需要更换支撑轴承时，临时支撑转子。

所述的多功能重载转子试验装置在水平放置状态下可以进行重载条件下的轴承故障试验、悬臂叶轮风扇试验模块故障试验、飞轮转子动平衡试验。

所述的多功能重载转子试验装置，当飞轮转子两端采用滚动轴承支撑时，在转子转动过程下，轴承受到转子重力和离心力的共同作用，载荷较大，其左侧轴承设计为方便快速拆装形式，可以进行重载条件下的不同种类轴承故障试验。

所述的多功能重载转子试验装置的转子悬臂端，可以安装和拆卸悬臂叶轮风扇试验模块，在水平放置状态下进行叶轮上的扇叶故障试验。

所述的多功能重载转子试验装置，飞轮转子采用实心结构，在飞轮转子两侧的外表面设置带有螺纹的平衡孔，可以拧入螺栓，进行飞轮转子动平衡试验。

所述的多功能重载转子试验装置在垂直放置状态下可以进行飞轮转子储能充放电试验、右侧磁推力轴承的受力试验。

本发明的有益效果如下：

1、本发明的装置是重载转子真实运行测试装置，这样可以获得高度接近于实际运行的工况参数和损坏情况参数。

2、本发明装置在同一平台上对重载转子运转过程中的多种运行情况进行了试验，解决了对于同一重载转子在不同测试环境下存在的数据基础不一致的问题。

3、本发明提供了一个基础的试验平台，可以根据实际测试项目试验增加或者减少试验模块；从而最终能够实现对同一重载转子在一个基础试验平台上，实现轴承的受力和故障、悬臂叶轮故障、飞轮转子动平衡、飞轮转子储能充放电等试验多个测试项目的试验。。

附图说明

图1是本发明提供的一种多功能的重载转子试验装置在水平放置状态下的结构组成示意图；

图2是本发明提供的一种多功能的重载转子试验装置在垂直放置状态下的结构组成示意图。

其中，1-悬臂叶轮风扇试验模块，2-左侧固定轴承座及底座，3-轴承温度传感器，4-振动加速度传感器，5-振位移传感器，6-飞轮转子平衡螺纹孔，7-飞轮转子，8-转子托座，9-磁推力轴承，10-支撑轴承，11-右侧可拆卸轴承支撑座，12-底座，13-电机，14-固定基础平台

具体实施方式

为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。

图1是本发明专利提供的一种多功能的重载转子试验装置在水平放置状态下的结构组成示意图。图1中，轴承支撑结构设计特点为左侧固定轴承座及底座(2)设计成一体结构，右侧可拆轴承支撑座(11)设计成可拆卸结构。支撑转子两个轴承支撑座，一个是与底座一体成型，另一个支撑座可拆卸设计，将传感器设置在与底座一体成型的轴承支撑座位置，传感器安装设置位置不会发生变化，确保多次试验数据之间的基础一致，具有可比价值。磁推力轴承(9)安装在右侧可拆轴承支撑座(11)靠转子一侧的凹槽内，其作用是承受飞轮转子的轴向作用力。在底座(12)上设计有转子托座(8)，其作用是在转子安装时，或在试验过程中需要更换支撑轴承、磁推力轴承时，临时支撑转子。飞轮转子一端悬臂，可以通过飞轮转子上的键槽，安装和拆卸悬臂叶轮风扇试验模块(1)；电机输出端(13)通过联轴器与飞轮转子(7)连接。

重载转子试验装置在水平放置状态，飞轮转子(7)两端采用滚动轴承支撑，在运行状态下，轴承受到转子重力和离心力的共同作用，承受的载荷较大，其中左侧支撑轴承(10)方便快速拆装，可以模拟不同种类支撑轴承(10)的故障(内圈磨损、滚动体点蚀和磨损、外圈磨损等)，进行重载条件下的不同种类支撑轴承故障试验。在重载转子试验装置水平放置状态，可以模拟叶轮上的扇叶故障(扇叶裂纹、不平衡、断叶、安装误差等)，进行悬臂叶轮风扇试验模块(1)故障试验。飞轮转子(7)采用实心结构，在转子两边的外表面设置带有螺纹的平衡孔(6)，可以拧入螺栓，进行飞轮转子动平衡试验。

在上述试验过程中，通过轴承温度传感器(3)、振动加速度传感器(4)、振位移传感器(5)，采集相应的运行数据，通过数据采集系统储存到工业控制电脑中。

图2是本发明专利提供的一种多功能的重载转子试验装置在垂直放置状态下的结构组成示意图。重载转子试验装置在垂直放置状态，可以进行飞轮转子(7)储能充放电试验。通过电机(13)将飞轮转子(7)加速到设定的转速，即飞轮转子储能充电试验。然后电机(13)断电，由飞轮转子(7)带动电机(13)转动，即飞轮转子储能放电试验。

重载转子试验装置在垂直放置状态，也可以进行磁推力轴承(9)受力试验。将磁推力轴承(9)安装在右侧可拆轴承支撑座内，以便承受飞轮转子(7)的轴向作用力和重力，可以进行磁推力轴承(9)受力试验；

在上述试验过程中，通过轴承温度传感器(3)、振动加速度传感器(4)、振位移传感器(5)，采集相应的运行数据，通过数据采集系统储存到工业控制电脑中。

以上所述，仅为本发明专利较佳的具体实施方式，但本发明专利的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明专利揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明专利的保护范围之内。因此，本发明专利的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种多功能的重载转子试验装置，其特征在于：所述装置包括悬臂叶轮风扇试验模块、固定轴承座及底座、飞轮转子平衡螺纹孔、飞轮转子、转子托座、磁推力轴承、支撑轴承、可拆卸轴承支撑座、底座、电机、固定基础平台；

固定基础平台用于放置试验装置的其他部件；

所述的多功能重载转子试验装置，轴承支撑结构设计特点为左侧固定轴承座及底座设计成一体结构，右侧设计为可拆卸轴承支撑座，可拆卸轴承支撑座内安装支撑轴承，可拆卸轴承支撑座内安装磁推力轴承，从而可以方便实现试验装置的水平和垂直放置，进而有效解决飞轮转子及轴承安装的问题；

所述的多功能重载转子试验装置，悬臂叶轮风扇试验模块通过键和飞轮转子上的键槽，与飞轮转子相连接，电机输出端通过联轴器与飞轮转子连接，飞轮转子两边的外表面设置飞轮转子平衡螺纹孔；

所述的多功能重载转子试验装置，在底座上设计有转子托座，其作用是在飞轮转子安装时，或在试验过程中需要更换支撑轴承时，临时支撑飞轮转子。

2.根据权利要求1所述的多功能的重载转子试验装置，在飞轮转子水平放置时，磁推力轴承承受飞轮转子的轴向作用力；当转子试验装置垂直放置时，磁推力轴承承担飞轮转子的重力。

3.根据权利要求1所述的多功能的重载转子试验装置，

在水平放置状态下：试验装置进行重载条件下的不同种类支撑轴承故障试验、悬臂叶轮风扇试验模块故障试验、飞轮转子动平衡试验；进行轴承故障试验时：飞轮转子两端采用滚动轴承支撑时，在转子转动过程下载荷较大，轴承受到转子重力和离心力的共同作用，可拆卸轴承支撑座可拆卸，进行重载条件下的不同种类支撑轴承故障试验；进行悬臂叶轮风扇试验模块故障试验时：在飞轮转子悬臂端，安装和拆卸悬臂叶轮风扇试验模块；

进行飞轮转子动平衡试验时：采用实心结构飞轮转子，在飞轮转子两侧的外表面设置带有螺纹的平衡孔，通过拧入螺栓进行飞轮转子动平衡试验；

在垂直放置状态下：进行飞轮转子储能充放电试验、右侧磁推力轴承的受力试验。

4.根据权利要求3所述的一种多功能的重载转子试验装置，其特征在于所述的多功能的重载转子试验装置模拟不同放置状态下重载转子运转过程的多种运行情况，且各试验模块可以方便的组合和更换。

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